灌浆防渗技术在嵩县平地坝修复中的应用

□赵艺如 □卞智辉 □史利霞

(嵩县水利电力局)

灌浆防渗技术在嵩县平地坝修复中的应用

□赵艺如 □卞智辉 □史利霞

(嵩县水利电力局)

本文通过介绍灌浆防渗在平地坝修复中的应用，简单阐述了灌浆方案的分类，结合本工程的特点，选用合理的灌浆方案，重点说明了劈裂灌浆在本工程的应用及其特点。

土坝修复；灌浆方案；劈裂灌浆

一、工程概况

平地坝是黄河中游嵩县泥河治沟骨干工程，属恢复工程。该坝原建于1958年，因防洪标准低，施工质量差等原因，于1982年7月29日暴雨决口垮坝。跨坝后上口宽76.0m，底宽12.0m，深26.5m，右岸岩石裸露，左岸原土坝还有部分遗留坝体，底部基本与河床相平。

本次设计大坝为重粉质壤土心墙坝，最大坝高31.0m，坝顶宽5.0m，坝顶长120.0m，该坝控制流域面积9.05km2，总库容197.5 万 m3。

老坝体因年久失修，局部有裂缝产生，坝体土疏松，隐患较大，必须对老坝体的坝面与基岩和岸坡的接合部进行处理，才可在其上筑新坝体。

二、灌浆方案选择

对于垂直防渗措施，80年代以来有新的发展，主要方法有：劈裂灌浆，高压定向喷射灌浆，射水造孔混凝土墙。

对于上述方法，结合实际情况，经过综合性分析，认为劈裂灌浆具有就地取材、施工简便、工期短、投资省等特点，效果显著，所以选定劈裂灌浆对老坝体进行防渗处理。

设计采用双排布孔，孔距2.0m，排距2.0m，呈梅花形布置。

三、劈裂灌浆机理

劈裂灌浆机理概括为沿土坝轴线小主应力面，利用一定的泥浆压力，在灌浆段附近引入有限的和可控制的破裂区，灌注泥浆，利用浆坝互压，泥浆析水固结和坝体土湿陷密实等作用来提高低透水性地基的可灌性和注入率，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴等隐患得到充填，挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗墙。

（一）浆液选择

在坝体与基岩和岸坡接合部采用粘土水泥浆，水泥含量约占干土总重的15%左右。

（二）灌浆孔口压力设计

1.坝体的抗劈力P1表示为：

2.泥浆的劈裂压力P’

3.孔口压力△P应表示为

4.参数的选用

由实验资料可知坝体平均天然密度γ＝1.86g/cm3，土的抗拉强度较低δt≤1×104Pa，计算中取ζ＝0.5，泥浆比重选用γ浆＝1.45g/cm3，h取原坝顶至基岩平均高度h＝8m，取注浆管高度 h’＝9m。

由以上数值代入，即得：△P＝49kPa

（三）帷幕厚度的确定

坝体劈裂灌浆的防渗，不只是靠浆体防渗帷幕的单一作用，而是由浆体帷幕和由于灌浆加固了的原坝体形成的联合防渗带共同起作用。

采用均质土坝不透水地基条件下的渗流计算公式，即将心墙和浆体帷幕厚度按渗透系数的比值K/K1及K/K2折算成与坝壳相同渗透系数的厚度进行计算。

计算公式如下：

将上述数据代入，经计算得知当浆体帷幕厚度为0.3m时，不仅可消除坝后渗水现象，而且使浸润线降低，增加了坝身的稳定性，对坝体起到了防渗加固的目的。

四、灌浆工艺

（一）施工技术要点

1.首先在河槽段钻孔灌浆，而后逐渐向两边扩展，以保证原坝体下部劈裂并能够形成竖直连续的帷幕。

2.钻孔要求尽量保持铅直。

3.采用孔底注浆，全孔灌注，少灌多复，低压慢灌的方法。

4.灌浆施工过程中应注意坝身变形情况，如发现异常现象，应立即停灌，待查明原因，异常现象排除后，再继续施灌。

5.终灌标准：经过反复轮灌后，浆体帷幕厚度达到设计标准即可终灌。

6.灌浆结束后，应采用直径20～30mm的粘土球分层回填捣实封孔

（二）质量控制

1.每次灌浆，顶面裂缝控在3cm以内。

2.复灌次数一般不少于5次，复灌间隔时间不少于5d。

3.控制灌浆压力，控制每次供浆量。

4.浆液达到设计要求。

5.对个别填筑疏松或存在洞穴堤段，可采用自流式注（泥）浆。

（三）探井检查

灌浆结束后，须进行探井开挖检查，探井沿灌浆轴线，直径1.6m，检查灌浆质量是否达到设计要求。最后探井要用粘土回填夯实。

五、结语

（一）劈裂灌浆技术处理堤坝渗漏，机理明确，设计合理，施工方法简单，是处理堤坝隐患的较好措施之一。

（二）经过劈裂灌浆处理后，提高土坝的密实度，增加坝体抗渗性能，改善坝体的渗透稳定和变形，从而达到除险加固的目的。

（三）劈裂灌浆适用范围广，技术性强，具有施工设备简单，操作容易，能够就地取材，防渗效果好，工程造价低等特点。

2010-05-14